G-Protein-gekoppelter Rezeptor

Synonym

  • G-Protein-Rezeptor

Übersicht


Physiologie

Definition

  • Typ eines Rezeptors, bei dem eine "Rezeptoreinheit" über ein mobiles G-Protein eine Wirkung an einem entfernten Effektorprotein bewirkt.

Aufbau

  • G-Protein-gekoppelte Rezeptoren bestehen aus einer einzigen Aminosäurekette, die sich in Form von α-Helices mehrfach durch die Membran windet.
  • An den extramembranalen Bereichen ist das Molekül glykosyliert.
  • Die sieben Transmembrandomänen sind in Form eines Kreises angeordnet, der zentral eine Vertiefung mit den Haftstellen für den Überträgerstoff besitzt.

Funktion

  • Lagert sich der Überträgerstoff oder ein diesem ähnliches Molekül (z.B. an diesem Rezeptor agonistisch wirkende Pharmaka) an den Rezeptor an, so führt dies zu einer Änderung der Konformation des Rezeptorproteins.
  • Durch diese Konformationsänderung kann es nun mit einem G-Protein Kontakt aufnehmen.
  • Der Kontakt mit dem Rezeptor aktiviert das G-Protein, das nun seinerseits Kontakt mit einem anderen Protein (Effektorprotein) aufnehmen kann.
    • Dieses Effektorprotein bewirkt jedoch auch noch keine direkte Wirkung in der Zelle, sondern aktiviert zunächst weitere, nachgeschaltete Enzyme.
    • Im Phosphoinositol-System kommt es daneben über IP3 zu einer Ca2+-Freisetzung als "third messenger".
  • Diese mehrstufige Signalübertragung ist typisch für alle G-Protein-gekoppelten Rezeptoren.
  • Es entsteht eine Signalkaskade, während deren Ablauf es zu einer deutlichen Verstärkung des Ausgangssignals kommt, so dass bereits geringe auslösende Effekte große Wirkungen zeigen können.
    • Dies prädestiniert G-Protein-gekoppelte Rezeptoren als Rezeptoren für Hormone, da diese normalerweise nur in sehr geringen Konzentrationen vorliegen.
  • Die Signalkaskaden werden über verschiedene, z.T. für den genauen Übertragungsweg spezifische, Mechanismen beendet.
  • Allgemein wird das aktivierte G-Protein wird durch eine GTPase inaktiviert, indem diese das GTP zu GDP spaltet.
  • Bei hohen Transmitterkonzentrationen kann die Auslösung der Signalkaskade auch durch eine Phosphorylierung des Rezeptors selbst verhindert werden. Der Rezeptor wird durch die Phosphorylierung unempfindlicher gegenüber seinem Transmitter. Man bezeichnet dies als Desensitisierung.

Bemerkungen

  • G-Protein-gekoppelte Rezeptoren sind sehr häufig (vgl. Neurotransmitter im ZNS).
  • Sie unterscheiden sich in der Art des mit ihnen reagierenden G-Proteins, wobei sich die verschiedenen G-Proteine hauptsächlich durch den Aufbau der α-Untereinheit unterscheiden.
    • Gs-Proteine besitzen dementsprechend eine αs-Untereinheit, Gi-Proteine eine αi-Untereinheit usw.

Gs-Protein-Rezeptoren

Gi-Protein-Rezeptoren

Gq-Protein-Rezeptoren


Beispiele

Rezeptoren


 

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